科学家:木卫二内部结构曾被改变,使其更有利于生存

2023-06-18   星空天文

原标题:科学家:木卫二内部结构曾被改变,使其更有利于生存

木卫二内核受内外力量影响,长期处于对生命演化有利的状态。

当前浏览器不支持播放音乐或语音,请在微信或其他浏览器中播放 Eclipse 音乐: Simon Franglen - Avatar: The Way of Water (Original Motion Picture Soundtrack)

朱诺探测器拍摄的木卫二NASA / JPL-Caltech / SwRI

木星的卫星木卫二欧罗巴可能没有一个成形的内核。即使有,它的形成时间也要比其余部分晚至少几十亿年。这是亚利桑那大学行星科学家Kevin Trinh等人最新得出的结论。

木卫二是木星的第四大卫星。木卫二表面覆盖着冰。研究显示在这个冰壳和岩石幔之间,可能夹着一个全球性的咸水海洋,且这个海洋中的水含量比地球还多。

研究显示木卫二上可能拥有生命适居环境,至少在它这个地下海洋中的某些地方。木卫二的海底火山和热液喷口也许能够为生命提供热量和有用的化合物。但要证明这一点,我们必须先对木卫二内部的结构和演化特点有了解。

研究人员称,木卫二本质上并不是一个水世界,它质量的90%仍是岩石和金属。1995年伽利略探测器通过分析木卫二的引力场发现,木卫二的内部结构和地球相似,都是由金属核和岩石幔组成。而后续的许多研究都是在假设木卫二在其形成时,或形成后不久,便出现了这种分层结构的前提下完成的。

但Trinh等人的研究结果却显示,在木卫二演化史上的很长一段时间内,它可能并没有一个成形的金属核。

2021年,有科学家在重新分析了伽利略探测器的数据后发现,木卫二内部靠近其中心的部分,质量要比人们之前认为的低。这让人们开始怀疑木卫二是否真的有一个成形的内核。

怀疑的理由之一是,由于木星系和太阳的距离,比地球和太阳的距离远很多,木卫二形成时的环境温度也要比地球形成时的环境温度低很多。这意味着组合成木卫二的物质聚集在一起时,可能不是处于熔融状态的,它们也不会随后的时间里很快分离,形成清晰明确的圈层结构。

这一次,Trinh等人通过计算机模拟发现,假设木卫二演化初期环境温度在零下73摄氏度至26摄氏度之间,那么在其长达45亿年的演化过程中,前50万年会通过化学反应从岩石幔中析出水,逐渐形成海洋和冰壳。而它的金属核,如果存在,也是在其形成后至少10亿年才开始出现的。放射性元素衰变和木星引力潮汐扰动产生的热量,还会使金属核长时间保持在半熔融状态,难以成形。

所以今天的木卫二可能仍于处内部结构逐渐分层的过程中。但这种状态,可能反倒有利于木卫二保持生命的适居性。因为半成形的金属核,能够通过岩石幔,向海洋传递一波又一波的热量脉冲。

参考

Slow evolution of Europa’s interior: metamorphic ocean origin, delayed metallic core formation, and limited seafloor volcanism

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf3955